JPH0294654A

JPH0294654A - 半導体装置

Info

Publication number: JPH0294654A
Application number: JP24775088A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Nishioka; 務西岡; Tatsushi Ito; 達志伊藤; Kazuo Iko; 伊香　和夫
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1988-09-30
Filing date: 1988-09-30
Publication date: 1990-04-05
Anticipated expiration: 2011-09-11
Also published as: JP2534331B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、信転性、特に高温雰囲気中においても優れ
た信転性を保持する半導体装置に関するものである。

〔従来の技術〕

トランジスタ、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体素子は一般にエ
ポキシ樹脂組成物を用いて封止され半導体装置化されて
いる。上記エポキシ樹脂は、その電気特性、耐湿性、接
着性等が良好であることから、半導体装置の封止に用い
られており良好な成績を収めている。しかしながら、近
年、自動車等の、多くの屋外使用機器においても半導体
装置が大量に使用されるにしたがって、今まで以上の耐
熱性、特に従来では問題にならなかった高温での保存信
韻性が、多くの半導体装置に要求されるようになってき
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような耐熱性の向上のためには、従来から、封止に
用いるエポキシ樹脂の難燃性を高めることによって行っ
ている。すなわち、臭素化エポキシ樹脂と酸化アンチモ
ンとを組み合わせてエポキシ樹脂組成物中に配合するこ
とにより、エポキシ樹脂組成物硬化体の難燃性を高め、
それによって封止樹脂の耐熱性の向上を図っている。上
記臭素化エポキシ樹脂と酸化アンチモンとの組み合わせ
は、難燃性の点では良好な結果を示す、ところが、高温
における保存安定性の点では問題が生じる。すなわち、
高温状態においては、臭素化エポキシ樹脂の熱分解によ
り臭化水素が発生し、この臭化水素が半導体素子の金線
とアルミパッドの接合部とに反応して合金の生成を促し
、これによって電気抵抗値の増加を招き、導通不良をも
たらす。

また、高温下で半導体装置が使用される機会がふえ、実
装時にも２１５〜２６０℃の半田温度にパッケージ全体
がさらされることもあり、高温条件下での優れた機械的
特性も同時に要求されるようになっている。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、高
温雰囲気中に長時間放置しても優れた信頼性を示すと同
時に、高温雰囲気下での機械的特性の低下の少ない半導
体装置の提供をその目的とする。

（問題点を解決するための手段〕上記の目的を達成するため、この発明の半導体装置は、
下記の（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有するエポキシ樹脂組成
物を用いて半導体素子を封止するという構成をとる。

（Ａ）ノボラック型エポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂で
あって１分子中にエポキシ基を少なくとも３個有するエ
ポキシ樹脂。

（Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂以外のフェノール樹
脂であって１分子中にフェニル基を少な（とも３個有す
るフェノール樹脂。

（Ｃ）臭素化エポキシ樹脂。

（Ｄ）下記の式（１）で表されるハイドロタルサイト類
化合物。

ＭｇｘＡｊ！ｙ（ＯＢ）ｔｘ−ｚｙ−ｚｚ（Ｃ（ｈ）ｚ
・ａｇｏ・・・（１）〔作用〕すなわち、本発明者らは、上記の目的を達成するため、
一連の研究を重ねた結果、難燃剤としての臭素化エポキ
シ樹脂の熱分解の際に発生するハロゲン化合物ガスを、
上記一般式（１）で表される特殊なハイドロタルサイト
類化合物が効果的に捕捉トラップし高温雰囲気下の信鯨
性を効果的に保持させることを突き止めた。また、高温
雰囲気下における機械的物性に関しては、上記特定のエ
ポキシ樹脂とフェノール樹脂とを使用することにより、
高温雰囲気下において機械的特性の優れたエポキシ樹脂
組成物硬化体が得られるようになることを突き止めこの
発明に到達した。

この発明の半導体装置で使用するエポキシ樹脂組成物は
、特定のエポキシ樹脂（Ａ成分）と特定のフェノール樹
脂（日成分）と臭素化エポキシ樹脂（Ｃ成分）と前記の
一般式（１）で表されるハイドロタルサイト類化合物（
Ｄ成分）とを用いて得られるものであって、通常粉末状
もしくはそれを打錠したタブレット状になっている。

上記エポキシ樹脂組成物のＡ成分となるエポキシ樹脂は
、ノボラック型エポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂であっ
て１分子中にエポキシ基を少なくとも３個有するエポキ
シ樹脂である。すなわち、本発明者らは高温雰囲気下に
おける封止樹脂の機械的特性の向上について一連の研究
を重ねた結果、エポキシ樹脂、フェノール樹脂中に含ま
れる三核体以下の成分が、封止樹脂の高温下における機
械的特性を低下させることをつきとめた。そして、その
ような三核体以下の成分を含むエポキシ樹脂、フェノー
ル樹脂はノボラック型のものであり、エポキシ樹脂につ
いては、ノボラック型エポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂
であって１分子中にエポキシ基を３個以上有するエポキ
シ樹脂であれば、三核体以下の成分を殆ど含まないこと
をみいだした。

このようなエポキシ樹脂としては、つぎの■〜■に示す
ようなものを例示することができる。このようなエポキ
シ樹脂は、単独で用いてもよいし併用してもよい。

〔■、■において、ｎ・０〜１０〕また上記Ｂ成分のフェノール樹脂は、上記エポキシ樹脂
と同様、ノボラック型フェノール樹脂以外のフェノール
樹脂であって、１分子中にフェニル基を少なくとも３個
有するフェノール樹脂である。このフェノール樹脂も上
記エポキシ樹脂と同様、二核体以下の成分を殆ど含まな
いフェノール樹脂である。このフェノール樹脂は、上記
Ａ成分のエポキシ樹脂の硬化剤として作用する。

このようなフェノール樹脂の代表例としては、下記の■
〜■に例示したものが挙げられる。このようなフェノー
ル樹脂も単独で用いてもよいし、併用してもよい。

〔■、■において、ｎ・０〜１０〕上記Ｃ成分の臭素化エポキシ樹脂は、エポキシ当量が４
２０以上のもの、好適には４２０〜５５０のものを使用
することが望ましい。特に臭素化ビスフェノール型エポ
キシ樹脂を用いることが好結果をもたらす。エポキシ当
量が４２０未満の場合は、樹脂の耐熱性に劣る傾向がみ
られるばかりでなく、ハロゲン化水素ガスも発生しやす
くなるためである。

このようにな臭素化エポキシ樹脂の使用量は、エポキシ
樹脂組成物の樹脂成分（Ａ＋Ｂ＋Ｃ成分）中、１〜１０
重量％（以下「％」と略す）の範囲内に設定することが
好ましい。すなわち、臭素化エポキシ樹脂の使用量が１
％未満では難熱性の向上効果が不充分となり、逆に１０
％を超えるとハロゲン化水素ガスの発生が多くなり半導
体素子に悪影響を及ぼす傾向がみられるからである。

上記フェノール樹脂とエポキシ樹脂との相互の使用割合
は、エポキシ樹脂のエポキシ当量との関係から適宜に選
択されるが、エポキシ基に対するフェノール性水酸基の
当量比が０．５〜１．５の範囲内になるよう設定するこ
とが好ましい。当量比が上記の範囲を外れると、得られ
るエポキシ樹脂組成物硬化体の耐熱性が低下する傾向が
みられるからである。

上記のようなエポキシ樹脂およびフェノール樹脂は、片
方または双方が、下記の一般式（１）％式％で表されるオルガノシロキサンと反応しているものを用
いることが好ましい。このようなエポキシ樹脂を用いる
ことによって、耐クラック性、耐温度サイクル性が向上
する。

上記り成分は、前記一般式（１）で表される特殊なハイ
ドロタルサイト類化合物である。この化合物は、エポキ
シ樹脂組成物中のハロゲンイオンおよび有機酸イオンを
自己のＣ０１−と置換するか配位結合することによって
上記不純イオンを捕捉し、臭素化エポキシ樹脂の熱分解
に起因する臭化水素の発生を防止する作用を奏するもの
と考えられる。上記ハイドロタルサイト類化合物の種類
は、前記一般式（１）におけるｘ、ｙ、ｚの数の比によ
る区別等によって、多くの種類に分けられる。このよう
なハイドロタルサイト類化合物は、単独でもしくは２種
以上を混合して使用される。

このような化合物は、エポキシ樹脂組成物中における分
散性の観点から平均粒径が５μｍ以下で、最大粒径が３
０μＩ以下であることが好適である。そして、このよう
なり成分の含有量は、エポキシ樹脂組成物の樹脂成分（
Ａ＋Ｂ＋Ｃ）に対して０．１〜５％になるように設定す
ることが好ましい。すなわち、配合量が０．１％を下回
ると高温放置特性の改善効果が充分現れず、逆に５％を
上回ると耐湿性の低下現象が見られるようになるからで
ある。

この発明に用いられるエポキシ樹脂組成物には、上記Ａ
−Ｄ成分以外にも、必要に応じて従来より用いられてい
るその他の添加剤が含有される。

特に、高温放置時の信頼性に加え、難燃性も向上させる
時は、酸化アンチモン粉末を含有させることが行われる
。

なお、上記その他の添加剤としては、例えば硬化促進剤
、離型剤１着色剤、シランカップリング剤等があげられ
る。

上記硬化促進剤としては、三級アミン、四級アンモニウ
ム塩、イミダゾール類、有機リン系化合物およびホウ素
化合物等があげられ、単独でもしくは併せて使用するこ
とができる。

上記離型剤としては、従来公知のステアリン酸、バルミ
チン酸等の長鎖のカルボン酸、ステアリン酸亜鉛、ステ
アリン酸カルシウム等の長鎖カルボン酸の金属塩、カル
ナバワックス、モンタンワックス等のワックス類を用い
ることができる。

この発明に用いるエポキシ樹脂組成物は、例えばつぎの
ようにして製造することができる。すなわち、上記Ａ−
Ｄ成分ならびに上記その他の添加剤を適宜配合し、この
混合物をミキシングロール機等の混練機に掛は加熱状態
で溶融混合し、これを室温に冷却したのち公知の手段に
より粉砕し、必要に応じて打錠するという一連の工程に
より得ることができる。

このようなエポキシ樹脂組成物を用いての半導体素子の
封止は、特に制限するものではなく、通常のトランスフ
ァー成形等の公知のモールド方法により行うことができ
る。

このようにして得られる半導体装置は、高温放置時の信
頼性が充分保持されていると共に、高温下での機械的物
性の低下も見られない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の半導体装置は、上記特定のエ
ポキシ樹脂（Ａ成分）と、特定のフェノール樹脂（Ｂ成
分）と、臭素化エポキシ樹脂（Ｃ成分）と、ハイドロタ
ルサイト類化合物（Ｄ成分）とを含む特殊なエポキシ樹
脂組成物を用いて封止されており、高温雰囲気中におけ
る長時間放置において発生するハロゲン化合物が上記り
成分によって、捕捉されるため高温放置時に優れた信頼
性を保つことができる。しかも、上記特定のエポキシ樹
脂（Ａ成分）とフェノール樹脂（Ｂ成分）とによって、
封止樹脂の機械的強度の低下が少なく、高温下での半導
体素子の保護が充分に発揮され、上記ハロゲン化合物の
捕捉効果と相俟って、高温時における信頬性に優れてい
る。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔実施例１〜９、比較例１〜５〕後記の第１表に示すような原料を準備した。

つぎに、これらの原料を後記の第２表で示す割合で配合
し、ミキシングロール機で混練して冷却後粉砕し、目的
とする粉末状のエポキシ樹脂組成物を得た。

（以下余白）上記のようにして得られた粉末状エポキシ樹脂組成物を
用いて半導体素子を封止し、得られた半導体装置の特性
を調べ後記の第３表に示した。

（以下余白）なお、上記第３表において、曲げ強度はテンシロン万能
試験機（東洋ボールドウィン社製）で測定した。高温状
態における素子不良の測定は、半導体素子を樹脂封止し
て半導体装置を組み立て、全１２０個を高温にさらし、
導通不良になる個数を求めて評価した。

第３表の結果から、実施例品は比較例品に比べて不良素
子数、高温強度の点において優れており高温下における
信頼性に富んでいることがわかる。

特許出願人　　日東電工株式会社代理人　弁理士　西　藤　征　彦